高压电容范文第1篇
1超级电容器研究的意义
伴随人口的急剧增长和社会经济的快速发展，资源和能源日渐短缺，生态环境日益恶化，人类将更加依赖洁净和可再生的新能源。有的学者则更进一步认为21世纪将是以电池为基础的社会。近年来在许多储能装置应用方面对功率密度的要求越来越高，已超过了当前电池的标难设计能力。超级电容器(SC)正是在这样的背景下产生的。“超级电容器”一词来自20世纪60年代末日本NEC公司生产的电容器产品“Supercapacitor”。它泛指具有很高功率和高能量密度的电容器[1]。所谓“超级电容器”本质上是根据电化学原理设计、制造出来的，因此它又被称为电化学电容器(Electrocamical Capacitors，EC)。新型的电化学电容器具有优良的脉冲充放电性能以及大容量储能性能，并且具有充电快、循环寿命长、环境适应性强、无记忆效应、免维护、对环境无污染等优点。“冷战”时期超级大国间的军备竞赛，特别是美国的“星球大战”、“导弹防御系统”计划大大加快了超级电容器在军事装备的应用。它可作为新一代激光武器、潜艇、导弹以及航天飞行器等高功率军事装备的激发器。军用坦克、卡车在恶劣条件下的启动、爬坡、刹车等动力响应过程的瞬间启动电源等等;近年来电动汽车的兴起，更进一步推动了超级电容器的发展，由于超级电容器具有较大的功率密度，在新一代电动车中，可以与锂离子电池联用，用于解决起步，加速及制动能量的回收，从而起到保护电池，提高整车性能的作用。在普通机车的运行过程中，超级电容器也可以配合蓄电池应用于各种内燃发动机的电启动系统.
作为一种新的储能元件，超级电容器填补了传统电容器(如平板电容器、电解电容器)和电池之间的空白，无论是从电荷储存原理、还是器件的性能，它都与常规的物理(介质)电容器有较大的区别。它能提供比普通电容器更高的比能量和比二次电池更高的比功率以及更长的循环寿命，同时还具有比二次电池耐温和免维护的优点。超级电容器具有法拉级的超大电容量;其脉冲功率比蓄电池高近十倍。充放电循环寿命在十万次以上;有超强的荷电保持能力，漏电源非常小。充电迅速，使用便捷;无污染，有利于环保。因此，它在计算机、通信、电力、交通、航空、航天、国防等领域具有广阔的应用前景。各工业国家都纷纷把电化学电容器列为国家重点战略研究开发项目。1996年欧共体制定了超级电容器的发展计划，美国能源部及国防部也制定了相应的发展超级电容器的研究计划。我国在“十五”国家863计划中要求研究满足电动车整车要求的超级电容器。超级电容器正成为研究热点[2]。
2研究与发展概况
超级电容器的研究源于美国GE公司1957年Becker取得的第一篇双层电容器专利[3]，它以碳材料为电极，硫酸水溶液作电解质，工作电压lV。进入90年代以来，由于电动汽车的兴起，对超级电容器的各类研究也逐渐增多，目前超级电容器的研究主要集中在以下几个方面：
(1)电极材料的选择和优化
a碳电极材料
超级电容器电极材料按照种类可以分为碳电极材料，金属氧化物电极和导电聚合物电极 三大类，对于碳电极材料而言(包括活性炭、碳纤维、碳气溶胶和碳纳米管材料等)，主要遵循双电层电容储能原理 ，即利用碳材料具有较大的表面积，通过碳材料吸附电解液中的离子在电极表面形成双电层来完成储能过程[4];
b过渡金属氧化物电极材料
对过渡金属氧化物而言，主要是通过在电极表面发生高度可逆的氧化还原反应来实现电荷的储存，自1975年conway发表了过渡金属氧化物准电容储能理论[5]，目前已有许多关于过渡金属氧化物如RuO2[6]、IrO2[7]、MnO2[8]、NiO[9]、Co3O4[10]、V2O5[11]、SnO2[12]作为超级电容器电极材料的报道。按同等表面积计算，遵循法拉第准电容理论的过渡金属氧化物电极，其比容量可达到碳电极材料的10-100倍，其中氧化钌电极材料具有最好的电容特性，但氧化钌昂贵的价格极大的限制了其具体应用，对于用氧化钌制备的超级电容器，氧化钌电极材料的成本就占据了整个电容器价格的90%，所以目前人们进行了许多研究，尝试采用廉价金属氧化物取代
氧化钌电极。
C导电聚合物材料
除了碳材料和过渡金属氧化物可作为超级电容器材料以外，高分子聚合物材料[13]目前也被用于超级电容器电极材料的制备，其储能也是遵循法拉第准电容原理。相比过渡金属氧化物电极工作电压较低的特点，采用高分子聚合物材料可以在高电压下工作，同时也具有较大的能量密度和功率密度，高分子聚合物电极材料代表了超级电容器电极材料研究的一个新的发展方向。但其可逆性相比碳电极和过渡金属氧化物电极较差，此外在长时间的循环过程中保证其稳定性(包括防止外形的膨胀或收缩)及内阻较大也是目前急需解决的问题，而这些因素常常会限制高分子聚合物电极的进一步应用，目前高分子聚合物电极材料仍处于基础研究阶段。
一、超级电容器简介
超级电容器又称超大容量电容器或者电化学电容器，是介于传统电容器和电池之间的一种新型储能器件。与传统电容器相比，超级电容器具有更大的容量以及更高的能量密度，其容量可达法拉级(F)甚至数千法拉，而传统的电容器只有微法(μF)级，1F=106μF;与电池相比，超级电容器具有更高的功率密度和更长的循环寿命，可实现大电流充放电，工作温度范围可达-25 ~ +75℃，已成为世界各国的研究开发的热点。超级电容器在航空航天、军工领域、汽车行业、通信领域、仪器仪表、消费电子、电动玩具等领域都具有重要的应用市场。
1超级电容器概况
1.1超级电容器的原理
超级电容器是利用电极和电解液之间形成的界面双电层电容来存储能量的一种新型储能器件。
当电极插入电解液时，电极表面上的净电荷将从溶液中吸引部分不规则分配的带异种电荷的离子，使它们在电极-溶液界面的溶液一侧离电极一定距离排成一排，形成一个电荷数量与电极表面剩余电荷数量相等而符号相反的界面层。这个界面由两个电荷层组成，一层在电极上，另一层在溶液中，因此称为双电层。 根据电容器原理，电容量C=(其中，ε—介电常数;S—电极有效表面积;d—电介质厚度)，表面积S越大，电介质厚度d越小，电容器容量C就越大。
对于超级电容器，d为溶剂化离子半径，一般水化后的离子半径为0.3~0.5nm，而一般电解电容器的介电质氧化膜厚度在数十纳米以上;另外，超级电容器的电极材料一般选用高比表面积的多孔炭材料，其比表面积可高达2000-3000m2/g，远大于电解电容器的电极面积。因此，双电层电容器可以取得法拉级甚至数千法拉的高电容量。
1.2超级电容器的特性
超级电容器作为一种新型储能器件，兼具电池和传统电容器的优点(见表1)，具体叙述如下：
(1)可储存巨大的能量，容量达几法拉级甚至数千法拉;其存储的能量E=1/2CU2(C：器件的电容量;U：器件的端电压)。
(2)环境友好，无需采用污染性物质为原料;
(3)免维护，长时间放置不失效，即使几年不用仍可保留原有的性能指标。
(4)超级电容器充放电速度快(根据容量的不同为几秒~几分钟)，可以在瞬间释放出安培级至数千安培级的大电流，具有独特的大电流充放电特性，特别适合
大功率脉冲电路的应用。
(5)循环寿命长(>10万次)，充放电效率高(>95%)，充放电过程仅发生离子的吸附脱附，电极结构不会发生变化;
(6)工作温度范围宽(-25~75℃)，可满足恶劣环境使用的要求。
(7)相对成本低，尽管价格比铅酸电池高3倍，但寿命比铅酸电池高20倍。
(8)体积比容量与重量比容量高，外形紧凑，易于安装，符合新型电子产品对电源的短小轻薄要求;
(9)通过串并联可制成高耐压、大容量组件，满足不同领域的需要。 元器件
普通电容器
超级电容器
充电电池 表1超级电容器与普通电容器、充电电池的性能比较 能量密度 功率密度 循环寿命 /次 / Wh·kg-1 / W·kg-1 <0.2 0.2-20 20-200 104-106 102-104 <500 >106 >105 10
31.3超级电容器应用领域
根据放电量、放电时间、工作电压以及电容量大小，超级电容器可用作后备、替换和主电源三类，主要应用领域如下：
(1)军事领域
用于新一代激光武器、粒子束武器、微波武器、潜艇、导弹等大功率脉冲电源;航天飞行器、军用坦克和卡车等军事装备的启动电源上。
(2)无线通讯领域
GSM手机通讯脉冲电源，移动电脑、PDA、其它使用微处理器的便携式设备以及其它数据通讯设备的备用电源。
(3)消费电子领域
音响、视频和其它电子产品断电时须用记忆保持电路的产品;电子玩具;无线电话;电热水瓶;照相机闪光灯系统;助听器等。
(4)工业领域
智能水表、电表与气表，远程载波抄表，无线报警系统，电磁阀，电子门锁，脉冲电源，UPS，电焊机，充磁机，电动工具，税控机。
(5)交通运输领域
主要应用于汽车、火车、船舶和码头等领域。如交通工具的启动设备，瞬间提供大电流，以及与电池配合使用组成混合动力车和开发纯电容交通车，提供动力驱动电源。应用于汽车零部件领域，如音响、电动座椅、空调、转向和制动等。应用于码头的集装箱起重机等领域。
(6)特殊要求的智能设备或电路设计领域。
(7)其它应用领域，如太阳能光伏产品储能器件等。
1.4超级电容器的性能指标
(1)容量：电容器在一定的重量或者体积范围内存储的容量，量纲为F(法拉)。
(2)内阻：又称为等效串联电阻，分为直流内阻和交流内阻，量纲为Ω。
(3)漏电流：恒定电压情况下，一定时间后测得的电流，量纲为mA。
(4)比能量：是指单位重量或单位体积的电容器所给出的能量，也叫重量比能量或体积比能量，也称能量密度，量纲为Wh/kg或Wh/L。
(5)比功率：单位重量或单位体积的超级电容器所给出的功率，表征超级电容器所承受电流的大小，超级电容器的比功率是电池的数量级倍数，量纲为W/kg或Wh/L。
(6)循环寿命：超级电容器经历一次充电和放电，称为一次循环或叫一个周期。
(7)高低温性能：在高温、低温环境下其电性能的变化情况。
1.5超级电容器的组成与关键技术 如图1所示，超级电容器主要由极化电极、集电极、电解液、隔膜、引线和封装材料几部分组成。电极材料、电解质的组成、隔膜质量以及电极制造技术对超级电容器的性能有决定性的影响。电极材料的性能决定其电容量的大小;电解质的分解电压决定超级电容器的工作电压，以水溶液为电解液的电容器工作电压只有lV左右，而有机电解液的可达3V左右。超级电容器的关键技术包括：
(1)高比容量电极材料的制备技术;
(2)高性能电解液的合成技术;
高压电容范文第2篇
2、准备好如下申报开工告知内容给予当地质量技术监督局申报： 特种设备安装改造维修告知书(一式四份); 压力管道、压力容器安装合同;
压力管道、压力容器施工蓝图一份(蓝图上必须有工程施工图设计出图专用章、特种设备设计许可印章); 压力管道、压力容器安装资质; 压力管道、压力容器设计资质; 压力管道、压力容器施工方案; 特种设备焊接作业人员操作证;
项目负责压力管道、压力容器的管理人员资质证书; 压力管道、压力容器安装体系责任人任命的通知; 压力管道、压力容器质量保证体系;
压力管道主要材料质保书、合格证。压力容器质量保证书。 焊接工艺评定报告; 焊接工艺指导书;
3、申请单位提交压力管道、压力容器相关材料→组织资料审核→到当地技术质量监督局办理批准手续。
4、在办理过程中，对压力管道、压力容器上所用的安全阀、压力表到当地校验检测单位进行校验，为工程安装做准备。
5、通知建设单位将以后的压力管道、压力容器操作人员到当地培训拿压力管道、压力容器的操作工证书，为办理压力管道、压力容器使用证书做准备。
6、技监局办理批准后，到当地锅检所提交开工告知书，提交后锅检所一般在3-5个工作日内到施工现场进行检查、监检。
7、在施工完成至压力管道、压力容器系统水压(空压)时，需请当地锅检所、监理、业主(管理公司)、施工方到现场进行检查、验收，并办理试压的资料登记。
8、在压力管道、压力容器系统完成后，请当地锅检所、监理、业主(管理公司)、施工方到现场进行竣工验收，并提供相应竣工资料审核，为办理压力管道、压力容器使用证书做准备。
9、办理压力管道、压力容器使用登记证书申报如下：
压力管道、压力容器安全性能监督检验证书;
《压力管道注册登记表》、《压力容器登记卡》(一式三份，每页盖公章); 建设单位操作人员的《特种设备作业人员资格证》;
压力容器、压力管道使用安全管理的有关规章制度和事故应急救援预案; 建设单位营业执照、组织机构代码; 压力容器设计文件(图纸); 压力容器产品质量证明书、合格证;
建设单位根据当地要求进行编制压力管道、压力容器管理制度; 压力管道按照质量证明书; 压力管道按照竣工图(单线图);
高压电容范文第3篇
1 电容式射频MEMS开关结构及工作原理
以静电力驱动的电容式开关结构由微波传输线、电介质及桥膜 (上电极) 三部分构成, 如图1所示。该开关是位于共面波导传输线上, 共面波导是由一根中心金属带条和两侧平行的半无穷接地面组成, 中心金属带条与两侧平行的半无穷接地面有一定的间距, 而开关的桥膜以一定的空气间隙横跨过中心金属带条, 并在两侧与接地面相连。
图2给出两种不同的结构的电容式开关剖面图[2], 其中图2 (a) 为早期出现的结构。
在电介质上有一层金属作为下电极结构, 当开关工作时, 只需要把电压差加载到上下电极中, 所产生的静电力就会使桥膜向下移动, 并最终与下电极接触, 形成开关断开的状态 (down-state) 。该结构有个明显的缺点就是上下两电极在相接触的瞬间可能会有电火花产生, 并有伴有电流产生引起发热, 同时还增加了开关的功耗。因此, 为了消除这些不良现象, 人们改进了施加开关工作电压的方式, 即取消了电介质上的下电极, 直接将工作电压通过偏置电路 (Bias—T电路) 加载到电介质下的微波信号线上, 如开关的图2 (b) 中所示, 同样也可以实现开关的导通和断开功能。
电容式射频MEMS开关的工作原理为:在图3 (a) 所示的开关导通状态下, 由于桥膜 (上电极) 与微波传输线 (下电极) 之间存在着空气间隙, 此时开关具有较高的阻抗, 微波信号能够通过传输线向后继电路传输信号;而当向开关的上下电极施加偏置电压后, 静电力的作用使桥膜发生向下的形变, 偏置电压达到阈值后, 桥膜会紧密接触到电介质上, 此时由于上下电极之间只有一层较薄的电介质层, 图3 (b) 所示, 此时电极间的阻抗相比于开关导通状态低, 因此微波信号能够与接地的上电极相耦合, 致使信号传输被开关断开。
2 开关的工艺流程
本文开关的工艺采用的是MEMS表面加工工艺, 针对于共面波导对于降低衬底损耗的要求, 选用的是高阻抗的硅片 (N<100>, 1000Ω·cm) 。整个工艺流程如图4所示。
(1) 利用热氧工艺, 在衬底上形成厚度为1µm厚的氧化层, 降低微波信号的损耗。
(2) 溅射一层钛钨金种子层, 涂胶光刻后, 电镀形成如图所示的Au共面波导结构, 传输线厚度为2µm。
(3) 利用PECVD方法制备一层厚度为1000Aο的Si3N4电介质层, 只留下刚好覆盖住中央金属的部分, 其余的用干法刻蚀。
(4) 利用PECVD方法沉积一层厚度为2µm的非晶硅, 并刻蚀两个接地面之间以外的区域。
(5) 再次利用电镀工艺制备厚度为2µm的Au桥膜, 桥膜两端与共面波导两侧接地面相接触。
(6) 采用二氟化氙 (Xe F2) 气体刻蚀非晶硅牺牲层, 释放结构。
在最后一步释放结构中, 利用二氟化氙气体的干法刻蚀能够避免湿法释放过程因液体粘附力中造成的结构破坏, 而且不需要进行真空干燥步骤。
3 开关的开启电压及电容比
开启电压是电容式射频MEMS开关机械性能的重要指标之一, 定义为:当桥膜向下发生的形变 (见图4) 。
恰好能够接触到电介质层上时所施加的直流偏置电压大小。开关的上下电极可以使简单的视为具有电压差的两平行板, 因此桥膜受到的静电力大小为:
桥膜由于受向下静电力而发生形变时, 会受到一个相向的弹性回复力。
其中, A为上下电极相对面积, E为空气间隙的电场, V为偏置电压, ε0为真空介电常数, g桥膜与下电极的距离, k为桥膜的弹簧常数 (与桥膜的厚度、长度、宽度、杨氏模量、残余应力及泊松比相关) , g0为初始状态下上下电极之间的距离。
由于随着桥膜开始向下发生形变, fdown值的增加会比fup快得多, 因此当上下电极的间隙小于于初始间隙的2/3时, 桥膜就会处于不稳定状态, 此时的偏置电压就等于开启电压[3]。
电容式射频M E M S开关的电容比CdownCup是该器件电子性能上重要的指标之一。当开关处于导通状态是, 上下平行电极之间的电容为:
其中, td为电介质层的厚度, εr为电介质的相对介电常数。最后可得开关的近似电容比为[4]:
4 电容式射频MEMS开关的应用
4.1 移相器
射频移相器是雷达探测、卫星通信、移动通信设备中的核心部分基于MEMS开关的RF MEMS移相器的研究表明, 无论是开关线型、反射型或是分布式的, 在高频下其性能都优于GaAs移相器[5]。
4.2 可调谐滤波器
射频MEMS技术应用的另一个重要领域是基于MEMS开关的可调谐滤波器。在无线通信系统中的高频段, 采用M E M S技术的带通滤波器, 具有高Q值、低功耗、可调频率和带宽, 便于在芯片级别上的集成[6]。
4.3 可重构天线系统
可重构天线就是多功能天线的一种, 它可以在不改变整个天线尺寸的情况下, 通过改变天线辐射单元的结构和位置, 来实时地改变天线的工作频率、极化方向和辐射方向等。
摘要：本文介绍了电容式射频MEMS开关的结构、工作原理和制造工艺流程, 分析了开关的开启电压和电容比, 最后描述了开关在移相器、可调谐滤波器及可重构天线方向上的应用。
关键词：射频MEMS,开关,开启电压,电容比
参考文献
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高压电容范文第4篇
电力电容器用于电力系统和电工设备的电容器。供电质量主要决定于电压、频率和波形三个方面。电网频率稳定决定于电网有功平衡, 波形主要决定于网络和负荷的谐波, 电压稳定则决定于无功平衡。当然三者之间也具有一定的内在关系。无功平衡决定于网络中无功的产生和消耗。为了满足系统中无功电力的需求, 单靠发电机、调相机、电缆和输电线路电容是不够的。电力电容器是一种静止的无功补偿装置, 它的主要作用是向电力系统提供无功功率, 提高功率因数。因此电容器在系统的无功电源中占有相当比重, 加之调相机为旋转设备。建设投资大, 运行维护费用高。采用就地并联电容器组成电力电容器组, 能够无功补偿, 减少输电线路输送电流, 起到减少线路能量损耗和压降, 改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。
1 运行中的电力电容器的维护和保养
对运行中的电力电容器组应进行日常巡视检查、维护和保养, 定期停电检查。 (1) 电容器应有值班人员, 应做好设备运行情况记录。 (2) 对运行的电容器组的外观巡视检查, 应按规程规定每天都要进行, 如发现箱壳膨胀应停止使用, 以免发生故障。 (3) 检查电容器组每相负荷可用安培表进行。 (4) 电容器组投入时环境温度不能低于-40℃, 运行时环境温度1h, 平均不超过+40℃, 2h平均不得超过+30℃, 及一年平均不得超过+20℃。如超过时, 应采用人工冷却 (安装风扇) 或将电容器组与电网断开。 (5) 安装地点的温度检查和电容器外壳上最热点温度的检查可以通过水银温度计等进行, 并且做好温度记录 (特别是夏季) 。 (6) 电容器的工作电压和电流, 在使用时不得超过1.1倍额定电压和1.3倍额定电流。 (7) 接上电容器后, 将引起电网电压升高, 特别是负荷较轻时, 在此种情况下, 应将部分电容器或全部电容器从电网中断开。 (8) 电容器套管和支持绝缘子表面应清洁、无破损、无放电痕迹, 电容器外壳应清洁、不变形、无渗油, 电容器和铁架子上面不应积满灰尘和其他脏东西。 (9) 必须仔细地注意接有电容器组的电气线路上所有接触处 (通电汇流排、接地线、断路器、熔断器、开关等) 的可靠性。因为在线路上一个接触处出了故障, 甚至螺母旋得不紧, 都可能使电容器早期损坏和使整个设备发生事故。 (10) 如果电容器在运行一段时间后, 需要进行耐压试验, 则应按规定值进行试验。 (11) 对电容器电容和熔丝的检查, 每个月不得少于一次。在一年内要测电容器的tg2~3次, 目的是检查电容器的可靠情况, 每次测量都应在额定电压下或近于额定值的条件下进行。 (12) 由于继电器动作而使电容器组的断路器跳开, 此时在未找出跳开的原因之前, 不得重新合上。 (13) 在运行或运输过程中如发现电容器外壳漏油, 可以用锡铅焊料钎焊的方法修理。
2 电力电容器在运行中的故障处理
2.1 电容器喷油、爆炸着火时的处理
当电容器喷油、爆炸着火时, 应立即断开电源, 并用砂子或干式灭火器灭火。此类事故多是由于系统内、外过电压, 电容器内部严重故障所引起的。为了防止此类事故发生, 要求单台熔断器熔丝规格必须匹配, 熔断器熔丝熔断后要认真查找原因, 电容器组不得使用重合闸, 跳闸后不得强送电, 以免造成更大损坏的事故。
2.2 电容器的断路器跳闸的处理。
电容器的断路器跳闸, 而分路熔断器熔丝未熔断时。应对电容器放电3min后, 再检查断路器、电流互感器、电力电缆及电容器外部等情况。若未发现异常, 则可能是由于外部故障或母线电压波动所致, 并经检查正常后, 可以试投, 否则应进一步对保护做全面的通电试验。通过以上的检查、试验, 若仍找不出原因, 则应拆开电容器组, 并逐台进行检查试验。但在未查明原因之前, 不得试投运。
2.3 当电容器的熔断器熔丝熔断的处理
当电容器的熔断器熔丝熔断的时, 应向值班调度员汇报, 待取得同意后, 再断开电容器的断路器。在切断电源并对电容器放电后, 先进行外部检查, 如套管的外部有无闪络痕迹、外壳是否变形、漏油及接地装置有无短路等, 然后用绝缘摇表摇测极间及极对地的绝缘电阻值。如未发现故障迹象, 可换好熔断器熔丝后继续投入运行。如经送电后熔断器的熔丝仍熔断, 则应退出故障电容器, 并恢复对其余部分的送电运行。
2.4 处理故障电容器应注意的安全事项
处理故障电容器应在断开电容器的断路器, 拉开断路器两则的隔离开关, 并对电容器组经放电电阻放电后进行。电容器组经放电电阻 (放电变压器或放电电压互感器) 放电以后, 由于部分残存电荷一时放不尽, 仍应进行一次人工放电。放电时先将接地线接地端接好, 再用接地棒多次对电容器放电, 直至无放电火花及放电声为止, 然后将接地端固定好。由于故障电容器可能发生引线接触不良、内部断线或熔丝熔断等, 因此有部分电荷可能未放尽, 所以检修人员在接触故障电容器之前, 还应戴上绝缘手套, 先用短路线将故障电容器两极短接, 然后方动手拆卸和更换。
电容器在变电所各种设备中属于可靠性比较薄弱的电器, 它比同级电压的其他设备的绝缘较为薄弱, 内部元件发热较多, 而散热情况又欠佳, 内部故障机会较多, 制造电力电容器内部材料的可燃物成分又大, 所以运行中极易着火。因此, 对电力电容器的运行应尽可能地创造良好的低温和通风条件。
3 电力电容器组倒闸操作时必须注意的事项
(1) 在正常情况下, 全所停电操作时, 应先断开电容器组断路器后, 再拉开各路出线断路器。恢复送电时应与此顺序相反。 (2) 事故情况下, 全所无电后, 必须将电容器组的断路器断开。 (3) 电容器组断路器跳闸后不准强送电。保护熔丝熔断后, 未经查明原因之前, 不准更换熔丝送电。 (4) 电容器组禁止带电荷合闸。电容器组再次合闸时, 必须在断路器断开3min之后才可进行。
4 电力电容器的修理
(1) 下面几种故障, 可以在安装地方自行修理。
(1) 箱壳上面的漏油, 可用锡铅焊料修补。 (2) 套管焊缝处漏油, 可用锡铅焊料修补, 但应注意烙铁不能过热, 以免银层脱焊。
(2) 电容器发生对地绝缘击穿, 电容器的损失角正切值增大, 箱壳膨胀及开路等故障, 需要专业技术人员进行修理。
摘要：介绍了电力电容器在供电系统起到减少线路能量损耗和压降, 改善电能质量和提高设备利用率的作用, 在运行中如何做好的日常维护和保养。当电力电容器在运行中的出现故障时的处理方法和注意事项, 电力电容器的修理。
高压电容范文第5篇
1 谐波对并联电容器的影响
1.1 谐波对电容器绝缘层的影响
电容器的容抗值随频率的变化而不同。其有功损耗主要是介损, 可表示为:
式中Uc1为电容器上的基波电压, Ucn为电容器上的n次谐波电压。
由于谐波的影响, 电容器介质中附加了有功损耗为当谐波含量较高, 谐波电流增大时, 电容器的损耗功率加大, 导致电容器发热, 绝缘老化。绝缘介质的工作温度每升高8℃, 其寿命就减低一半[2]。因此当谐波电流和电压存在时, 会缩短电容器的使用寿命。
1.2 谐波导致电容器过电流和过负荷
当电力系统电压波形有畸变时, 可以对一个周期的波形进行傅里叶变换, 分解为50Hz的基波与其他整数倍频率的高次谐波。电容器两端电压有效值Uc可表示为:
流的有效值Ic可表示为:
式中, Xcn为n次谐波电容器容抗值, Xc1为基波电容器容抗值, Ic1为通过电容器的基波电流值。
电容器输出无功容量QC为:
通过式 (2) ~ (4) 可以看出, 当电网存在谐波时, 电容电流有效值和电容器输出无功容量的增长比电压有效值的增长要快, 当谐波次数较高时, 这种情况将更为明显。电网中的谐波电流以5次、7次、11次、13次为主, 其他次的谐波则相对较小。以系统中仅包含基波电压和5次谐波电压为例, 假设基波电压等于电容器的额定电压UN, 5次谐波电压畸变率为20%, 由式 (2) , (3) 计算可知电容器电压有效值为1.020UN, 但通过电容器的电流有效值达1.414IN。若系统包含基波电压和7次畸变率为20%的谐波电压, 电容电压有效值仍为1.020N, 电容器电流有效值为1.72N。国际电工委员会IEC对电容器过载能力规定为:在电压有效值不超过1.1UN, 电流有效值不超过1.3IN时可连续运行。电容器对谐波次数和谐波电压畸变率的改变相当敏感, 系统发生谐振时, 电容器可能产生较大过负荷电流, 甚至引起电容器损坏。
1.3 并联电容器对谐波的放大作用
电容器的投入可能会在电力系统中产生更高次的谐波畸变, 对系统及其它电气设备造成危害, 也可能使电容器在谐波过电压的作用下损坏[3]。电路模型见图1所示。
其中:Vs为系统电源电压;Rs为系统等值电阻;Ls为系统等值电感;C为电容器电容值;Ic为电容器投入后的电容电流;Vbus为电容器所在的母线电压。
电容器接入系统以后, 电容器电压Vc与母线电压Vbus可表示为:
当高次谐波下发生谐振时,
其中, ωr为n次谐波谐振时系统角频率, 且有ωr=nω1, 1ω为基波角频率。
式中, qn为放大倍数。由式 (7) 可见, 即使很小的高次谐波电压, 若其频率等于或接近谐振频率时, 电容器电压也会被放大qn倍, 谐波电压与电容器上的基波电压叠加后, 使电容器电压有效值增大, 并增加电压峰值, 导致电容器中局部放电不能熄灭, 使电容器损坏或熔丝熔断。
2 抑制谐波对并联电容器不利影响的方法
为防止系统中谐波对电容器安全运行造成影响, 应从管理和技术两方面着手应对。一方面对大容量非线性负荷加强管理, 对产生较大谐波污染的用户, 要求用户加装滤波装置。在新建和扩建的非线性负荷接入公用电网前, 必须对其进行电能质量影响的评估, 以便在用电设计中同步实施治理措施, 防止电网遭受进一步污染[4]。另一方面采取技术措施降低谐波源中的谐波分量, 把谐波电压畸变率控制在国标限值之内。
2.1 降低谐波源的谐波含量
通过对谐波源采取措施, 最大限度地避免谐波的产生, 从而提高电网质量, 这是一种比较经济的方法。可采取的具体措施有:
(1) 增加整流器的脉冲数:整流器是电网主要谐波源, 其产生的特征谐波可表示为:
式中:n为高次谐波次数;K=1, 2, 3……;p为整流装置的输出电流波形的脉冲数。
各次谐波电流值为:In=I1/n (9)
式中:In为n次谐波电流;I1为基波电流。
从式 (8) 、 (9) 可知, 随着脉冲数p增加, 装置输出的谐波次数n也相应增大, 而n次谐波电流将减少。例如:可将6脉冲整流装置设计成12脉冲或24脉冲, 增加整流脉冲数, 可平滑波形, 减小谐波电流含量。
(2) 脉宽调制法:采用PWM技术, 在所需的频率周期内, 将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲, 使需要消除的谐波幅值为零、基波幅值为给定量, 达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。
(3) 三相整流变压器及电力变压器采用Y/Δ或Δ/Y的接线方式, 这种接线方式可使3n (n为正整数) 次谐波电流在△接线的一次绕组中形成环流, 不会注入到电网中去, 这是抑制高次谐波最基本的方法。
2.2 在谐波源处吸收谐波电流
采用交流滤波器就近吸收谐波源产生的谐波电流, 是抑制谐波的一种有效的措施。
(1) 无源滤波器:无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧, 由电力电容器、空心电抗器、电阻器通过适当的组合而成, 与谐波源并列运行, 通过LC电路的谐振原理, 滤除高次谐波电流, 吸收畸变率较大的高次谐波。这种滤波器具有结构简单、投资少、运行可靠及维护方便等优点, 目前应用较为广泛。但无源滤波器也存在着滤波易受系统参数的影响、滤波性能差、对某些次谐波有放大作用等缺点。
(2) 有源滤波器:早在70年代初期, 日本学者就提出了有源滤波器APF (Active Power Filter) 的概念, 其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流, 同时产生出一组和系统谐波幅值相等, 相位相反的谐波补偿电流, 这样可以抵消掉系统谐波, 使电网中只含有基波分量。其优点是能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿, 反映动作迅速, 滤除谐波可达到95%以上。缺点为价格高, 容量小, 运行可靠性也不及无源滤波器。
目前在容量大且要求补偿细致的地方一般使用有源加无源混合型滤波, 用无源滤波器进行大容量的滤波补偿, 用有源滤波器进行微调。两者结合使用时, 可使整个系统获得良好的动态跟踪补偿性能。
2.3 防止并联电容器对谐波的放大
并联电容器在一定的参数下会对谐波起放大作用, 危及电容器本身和附近电气设备的安全。若在电容器回路串接电抗器, 选择电抗值使LC串联回路对谐波源呈感性, 可抑制谐波放大现象。对不同电网背景下的谐波抑制, 应根据情况选取不同的电抗率来配置:当抑制3次及以上谐波时, 可配置12%电抗率, 或4.5%~6%与12%两种电抗率进行组合;当抑制5次及以上谐波时, 可配置4.5%~6%电抗率;当抑制7次级以上谐波时, 可配置3%电抗率[5]。
需要注意的是电抗器的选择要针对本地区电网谐波情况来考虑, 若选择的电抗率不恰当, 还会放大某些次数的谐波, 产生负面效果。例如电抗率6%的电抗器对3次谐波有明显的放大作用, 若当地的3次谐波含量较高时, 错误的选择电抗率可能会导致谐振。因此, 对新建变电站电容器串联电抗器要结合当地电网背景进行选择, 不能与电容器随意组合, 有条件时应在投运前进行现场测试, 根据实验结果进行调整。此外, 对已投运的电容器, 若电抗率选择合适, 不得随意改变电容器容量, 若电抗率选择不合适, 应及时更换合理电抗率的串联电抗器。
3 结语
电力系统中谐波对并联电容器的运行影响较大, 高次谐波导致电容器过电流和过负荷, 使电容器发热, 绝缘老化缩短使用寿命, 而并联电容器也会引起系统谐波电流和谐波电压的放大, 对电容器本身及其附近的电气设备造成威胁。对谐波的抑制可从管理和技术两方面入手, 对大容量非线性负荷用户加强管理的同时, 采取措施降低谐波源谐波含量, 通过有源或无源滤波器吸收谐波电流, 在电容器回路中串接电抗率合适的电抗器等方法限制系统谐波对并联电容器的不利影响。对谐波污染较严重的地区, 并联电容器还可装设具有谐波监视分析和谐波保护的装置, 确保电容器与电力系统可靠运行。
摘要：本文阐述了电力系统中谐波对并联电容器的影响, 对谐波造成的危害及电容器对谐波的放大作用进行了分析, 给出了抑制谐波对并联电容器不利影响的几种方法。
关键词：并联电容器,谐波放大,谐波抑制
参考文献
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[2] 江钧祥.保证并联电容器安全运行的电网谐波电压总畸变率[J].电力电容器, 1993 (1) :21～36.
[3] George J.Wakileh.电力系统谐波[M].北京:机械工业出版社, 2005.
[4] 吴杰, 刘健, 卢志刚.基于Matlab的电力系统谐波评估研究[J].继电器, 2006, 34 (22) :14～17.
高压电容范文第6篇
1 110kV干式电流互感器主绝缘电容量变化超标情况概
电力设备预防性试验规程 (DL/T596-1996) 7.1.1条规定“电容型电流互感器主绝缘电容量与初始值或出厂值差别超过±5%时应查明原因”。
根据试验数据, 登峰一次变有11台电流互感器电容量变化值超过了5%, 其中110kV01002B相电流互感器电容量变化达到了10%。互感器电容量试验数据 (如表1) , 11台电流互感器电容量呈现不同程度增长的趋势。
其他试验诸如介质损失角、绝缘电阻等试验结果与历年包括出厂值比较没有变化。
110kV电流互感器现场局部放电试验显示, 设备的视在放电量都在10pC左右, 稍高于或等于背景噪音, 符合DL417-2006《电力设备局部放电现场测量导则》中干式互感器交接试验要求不大于20pC的标准范围之内[2]。
2 干式电流互感器电容值变化幅度与电场强度之间的量化关系
由于电容屏收缩变化无法精确测量和计算, 可以选择三种假设的理想状态, 估算电容值变化和电场强度变化之间的量化关系, 以此推测产品电容值变化时的安全裕度[1]。
互感器有27屏电容, 假设每屏绝缘厚度均为d, 电容值均为c, 每屏电压u, 电场强
度E=d, 27屏电容串联后, 等值电容=27
(1) 假设只有主绝缘最外层的24屏~27屏收缩, 此时可以看做主绝缘变成了24屏, 此时每屏电容值c不变, 加在主绝缘两端的总压降不变[3]。
油纸绝缘允许的各种电场强度的下限值分别乘以1.125倍, 均小于规定的上限值, 所以互感器绝缘处于安全范围内。
(2) 油纸绝缘各种电场强度的允许值, 上限值除以下限值, 最小倍数为1.67。假设主绝缘最外层有n屏收缩, 采用与前面假设同样的推算方法, 将1.67倍带入最大可取15此时可以看做主绝缘收缩后变成了13屏, 13屏电容串联后, 等值电容主绝缘如此收缩后, 互感器电容值变化量
在这种假设条件下, 电容值变化量即使达到107%, 电场强度还在允许的安全范围内。
(3) 假设各屏绝缘收缩幅度一致, 且每屏的电容极板面积s基本不变, 收缩后每屏绝缘厚度变为d’, 电容值为c’、电压u不变、电场强度。选取E’=1.67E, 根据值不变, 推算;根据电容量值不变, 推算出主绝缘收缩前、后等值电容分别为c/27和c’/27, 则互感器电容值变化量
在这种假设条件下, 电容值变化量即使达到67%, 电场强度还在允许的安全范围内。综上所述, 在三种假设条件下, 干式电流互感器的绝缘强度都在允许的安全范围内, 而且第2种、第3种假设允许的电容值变化范围非常宽松。
3 解体前后产品状态分析
3.1 产品出厂时技术数据
(1) 产品型号:LG B-110, 2×400/5A, 0.5/10P20/10P20/10P20, 输出容量30V A, 编号:0209S25-3, 出厂日期:2002年10月, 投运时间:2004年4月, 退出运行时间:2008年5月。
(2) 主绝缘试验数据。
工频耐压 (1min) :185kV, 通过;局部放电量:在148kv下局部放电量<10pC, 87kv下局部放电量2pC;介质损耗因数:在10kv和73kv下tanδ=0.037%, 电容量Cn=275pF。
3.2 产品返厂解体前复试数据 (见表1、2)
3.3 解体检查结果
(1) 热缩管端部粘接良好, 没有渗漏现象, 地线引出处环氧胶密封良好, 无渗漏现象。 (2) 地屏 (27屏铝箔) 表面有褶皱, 褶皱处电容屏有开裂现象, 25屏、24屏褶皱逐渐减少, 铝箔屏开裂现象消失。 (3) 电容屏尺寸与施工单相符, 没有发生轴向变化。 (4) 电容屏端部没有发现放电痕迹, 电容屏没有发生位移变化。 (5) 主绝缘材料聚四氟乙烯带光亮如新, 没有发现放电痕迹和绝缘击穿现象, 四氟带拉伸宽度与工艺相符。 (6) 电容屏与电容屏之间没有发现击穿现象。
4 电容量变大原因分析
(1) 因为主绝缘采用聚四氟乙烯带包绕, 在包绕过程中聚四氟乙烯带宽度从35mm宽拉伸到29mm~31mm, 外部热缩管保护, 绝缘体随着时间的延长和温度的变化每台产品均有不同程度收缩现象, 电容量Cn=εS/d, 绝缘体收缩后绝缘厚度d减小, 电容量变大[4]。
(2) 由于大庆地区温差大, 24屏以外在外层受环境温度变化和聚四氟乙烯带自身收缩特性影响, 冬季低温时向内收缩, 铝箔表面褶皱, 夏天环境温度高时由于热胀冷缩原理最外面的第27屏 (接地屏) 受温度影响热胀导致铝箔屏褶皱处发生开裂, 第26屏有大的褶皱和轻微的缝隙, 到第25屏和第24屏只有部分褶皱, 23屏开始以内的电容屏没有明显变化。局放量测试结果可以验证电容屏的局部开裂不会影响屏间的电场分布情况。
因此导致电容量变大的原因不是电容屏击穿和绝缘体发生位移变化, 主要原因是绝缘体径向收缩形成。
5 结语
通过分析建议每年例行检修时继续测量干式电流互感器电容值变化量和介质损耗因数的变化量, 跟踪数值变化趋势。当电容值变化量发生显著变化时, 可以通过局放试验辅助诊断。如果局部放电量和介损没有实质性变化, 可以确保干式电流互感器安全运行。
摘要：本文依据干式互感器解剖前各项绝缘性能指标的测试数据, 判断出干式互感器电容值变大后, 绝缘性能没有发生劣化。通过对干式互感器逐层结构进行的解剖观察, 结合干式互感器绝缘计算, 分析出引起互感器电容量显著变化的具体原因。利用理论推导的方法, 估算出干式电流互感器电容值变化幅度与绝缘性能之间的量化关系, 提出了针对干式电流互感器电容量变化的绝缘性能评价方法。
关键词：干式,电流互感器,电容量变化,原因分析
参考文献
[1] 张军, 肖耀荣, 刘在勤.互感器设计[M].沈阳:沈阳变压器研究所出版, 1993.
[2] 吴华杰.电流互感器的设计选择[J].唐山师范学院学报, 2004 (2) .
[3] 高向军.电流互感器的误差分析及运行维护注意事项[J].中小企业管理与科技 (上半月) , 2008 (5) .